1938年1月2日,日军在南京一方面继续进行大屠杀,一方面刚刚扶植起一个伪政权——“南京市自治委员会”。就在这天晨5:00与下午2:00,中国空军与苏联空军志愿队的战机两次空袭了南京大校场日军机场,炸毁日轰炸机2架。日军没想到中国空军在南京失守后这么快就来空袭,毫无准备,损失惨重。后日军高射炮反击;日军战机也升空,双方展开激烈的空战。正被日军屠杀与蹂躏的广大南京难民第一次看到祖国的战机飞临南京,知道中国政府没有因首都失守而屈服,不禁燃起了希望之火,拍手欢庆。他们传说空袭炸毁了20架日机,炸死了200个日本人。
1938年1月5日,中国空军战机再次空袭南京日军机场。1月26日,南京日军机场又遭到了中国空军与苏联空军志愿队的空袭。中国空军与苏联空军志愿队对这次空袭做了充分的准备。在空袭前一天,蒋介石在汉口接见了中国空军前敌总指挥部副总指挥毛邦初和苏联空军轰炸机联队长马琴等人。蒋介石说:“据可靠人士告诉我们,日本人在南京机场集中了大批轰炸机和战斗机,显然,他们最近就要袭击我们的目标。我希望空军能提前给南京机场一次打击,要尽可能快些。马琴先生希望战斗机能为轰炸机护航的建议我已经知道了,我们正在考虑这个问题,现在没有这个可能,但我们要尽快解决。”根据蒋介石的指示,中苏双方空军将领当天制定了此次空袭的战斗方案:目标——轰炸南京机场;队形——契形队列;负载——50%爆破弹和50%燃烧弹;俯冲高度——4300米;备用目标——南京东南的铁路;时间——明天一早起飞。26日拂晓,中、苏空军的13架战机,从南昌机场起飞,直飞南京。中、苏战机穿过浓密的云层,巧妙地避开了日军的防空监视哨,突然出现在南京上空,对南京日军机场进行了密集和连续的轰炸,停在机场上的20多架日军轰炸机被炸毁。苏联空军轰炸机联队长马琴看到:“从机场上升起了巨大的火舌和一团团黑烟,响起了猛烈的爆炸声,停机坪上激荡着爆炸的气浪,机场周围笼罩在一片烟和火之中。这是加过油的日本轰炸机、油库和弹药库在爆炸和燃烧。”日机未能及时回击。直到中、苏战机完成空袭,飞跃过长江返航后,才有10余架日机升空追击。在空战中,日机又被击落4架。
1938年3月12日是南京沦陷后第一个孙中山先生的逝世纪念日。正在艰苦抗战中的中国人民更加怀念这位毕生为谋求中国独立、民主与进步的伟大先行者,怀念长眠于南京中山陵的这位伟人。这天,中国空军第三大队第25中队的中队长汤卜生驾驶单翼美式侦察机1架,飞抵南京,低空绕中山陵盘旋3周,“绕着粉蓝的牌坊、祭坛、灵堂盘旋了三圈,带着举国的沉痛在灵堂上空摇翅致哀,一捧洁白的玉兰自空飘洒而下,”以示谒陵,举行空中祭扫仪式,纪念孙中山忌辰。在日军屠刀下的南京人民亲眼看到了祖国的飞机,看到了正浴血奋战的中国军民仍坚持在传统的孙中山先生逝世纪念日到中山陵谒陵,看到了故国旌旗,不禁热泪盈眶、满腔悲愤。真是“国破山河在,城春草木深!”
后来,随着日军进占武汉等地,中国空军力量损失严重,在艰苦的战略相持阶段,在很长的一段时间内,中国空军无力奔袭南京等日占区腹地。一直到1941年12月太平洋战争爆发以后,世界上结成了反法西斯的统一战线,中国空军在美国的大力支持下,逐步恢复元气,不断壮大。在这前后,1941年6月,美国一些飞行员,组成志愿航空队——“飞虎队”,由陈纳德率领,投入中国战场,志愿中国抗战;太平洋战争爆发后,该队改组为美国驻华空军特遣队;1943年3月,升级为美国空军第14航空队。1943年11月,中美空军联合组成“中美空军混合团”。而日本空军在遭到一连串的严重打击后,不断削弱,日益被动。中国空军与美国空军联合,逐步掌握了中国的制空权,并从1944年9月开始,恢复了对南京的空袭,而且空袭的力度不断加大。
1944年5月19日,中国空军飞机数度飞临南京、上海一带上空侦察。这是为即将开始的空袭做准备。南京日伪当局“异常恐慌,特别戒备,并积极疏散物资。”从1944年9月4日起,中美空军飞机“猛炸南京,并对长江日军事设备投下大量烈性炸弹。”并多次空袭了日本军事目标。
1944年11月11日,从上午8时左右到下午1时左右,中美空军的67架B—29式超级空中堡垒重型轰炸机空袭了南京下关江边与长江北岸浦口的日军码头与装卸设施;与此同时,另一批美国轰炸机轰炸了上海与日本本土九州的日军军用设施。这次美机共96架,本奉命轰炸日本九州,因途中有台风影响,风雨大作,故改为空袭南京。其中67架到达南京上空实施攻击,造成日军重大损失,而其余的19架战机因未能收到无线电讯,仍按计划轰炸九州大村,未能达到预期效果。
1945年5月30日,中国空军第四大队的16架P-51型驱逐机飞抵南京,以一部低空向明故宫日军机场及前中央军校旧址的日伪军兵营扫射,发现在机场停有日军1架大型运输机,立即扫射炸毁;另一部在南京上空巡逻,见日军零式战斗机约30架起飞迎战,即开展攻击。在激烈的空战中,日机被击落10架。中国空军驾驶的美国新式战斗机性能优越,竟无一损失。
1945年6月5日,南京日军的大校场机场、明故宫机场及中央军校旧址日伪军营房等再次遭到中国空军战机的袭击轰炸。
中国空军与盟军战机对南京的多次成功的空袭,不仅严重地破坏了日军驻南京的机场与军用设施,而且有力地鼓舞了在日伪统治下的广大南京市民。